机电设备概论 第2版2.4任务四教学设计(自动化生产线))
机电设备概论课件
绪论学习目标1）了解机电设备的发展史及机电设备进一步的发展趋势。
2）掌握本课程的主要内容和主要的学习任务。
你知道吗？设备是指人们在生产和生活中所需的机械、装置和设施等物质资料的总称。
它可以长期使用，并能在使用中基本保持原有的实物形态。
机电设备则是指应用了机械、电子技术的设备。
我们通常所说的机械设备是机电设备中最重要的组成部分。
本章主要介绍机电设备发展的历史阶段和今后进一步发展的趋势，以及本课程主要的内容和主要的学习任务。
1.1机电设备的发展概述在工业、农业、交通运输业、科研、国防以及人们的日常生产和生活中都在广泛使用各种机电设备。
例如，工业生产中使用的发电机、纺织机、各种机床等。
图1-1为工业生产中常见的机电设备。
a) b) c)发电机纺织机a) b) c)常见机床图1-1 工业生产中常见机电设备农业生产中使用的拖拉机、联合收割机、悬耕机等,如图1-2所示。
拖拉机联合收割机悬耕机图1-2 农业生产中常见机电设备交通运输业中使用的汽车、火车、飞机等各种运输工具，如图1-3所示。
汽车火车飞机图1-3 交通运输中时常见机电设备人们在工作过程广泛使用的打印机、一体机等办公自动化设备，如图1-4所示。
打印机一体机图1-4 办公常见机电设备人们在日常生活中使用的空调、洗衣机等家用电器，如图1-5。
空调洗衣机图1-5 日常生活中常见机电设备在科学研究领域中使用的各种显微镜、光谱分析仪以及国防领域使用的火箭、坦克、军舰等都属于机电设备；以上这些机电设备的广泛使用对于提高企业的产品质量、提高劳动生产率，减轻人们的劳动强度，提高人们的生活质量，巩固国防维护国家安全等起到了举足轻重的作用。
社会的发展要求机电设备与之同步发展，而随着机电设备的不断发展，又促进了新技术、新产业的不断出现和不断发展，同时也进一步促进了社会的不断进步和不断向前发展。
1.1.1机电设备的发展阶段从机电设备发展进程来看，机电设备的发展和制造业的发展密不可分，大体上可以分为三个发展阶段。
《机电设备概论》课程标准
光机电应用技术资源库《机电设备概论》课程标准课程代码：学时： 66 学分： 4一、课程的地位与任务《机电设备概论》是一门主干专业课程，其先修课程为《机械基础》、《液压与气压传动》、《电工技术基础与技能》、《电子技术基础与技能》。
通过《机电设备概论》课程的学习，使学生具备从事相关专业工作所必需的机电设备基本知识，具备一定对机电设备工作原理、主要结构的分析能力及对常见故障现象的认识能力。
二、课程的主要内容和学时分配1. 课程的主要内容第一章绪论第一节机电设备的发展概述（1）机电设备的发展历史（2）机电设备的发展趋势第二节本课程的主要内容和任务（1）本课程的主要内容（2）本课程的主要任务第二章机电设备的分类及应用第一节机电设备的分类（1）按机电设备的用途分类（2）按国民经济行业分类第二节金属切削机床（1）金属切削机床的分类（2）金属切削机床的型号（3）金属切削机床的技术性能与含义第三节起重设备（1）概述（2）普通桥式起重机的构成第四节办公自动化设备（1）办公自动化设备的分类（2）打印机的工作原理及常见类型（3）传真机的工作原理及常见类型（4）复印机的工作原理及常见类型第三章机电设备的构成第一节动力源（1）动力源的类型（2）常用电动机性能特点及适用范围（3）电动机的选择原则第二节传动装置（1）带传动（2）齿轮传动（3）螺旋传动（4）蜗杆传动（5）链传动（6）液压与气压传动第三节检测与传感装置（1）自动检测系统的构成（2）常用传感器第四节控制系统（1）控制系统的基本构成（2）控制系统的分类及应用（3）常用的电气控制系统第四章典型机电设备第一节卧式车床（1）卧式车床的工艺范围（2）车床的总布局与构成（3）车床的传动系统（4）车床的主要结构（5）车床的电气控制原理（6）车床的维护与保养第二节数控机床（1）数控机床的构成及各部分功能（2）数控机床的分类、特点及应用（3）典型数控机床第三节电梯（1）电梯的发展史（2）电梯的分类（3）电梯的型号和主要参数（4）电梯的机械系统简介（5）电梯的电气控制系统简介（6）电梯的管理第四节自动化生产线（1）机械加工生产线的基本构成（2）机械加工生产线的主要类型（3）机械制造生产线上物料的运输第五节复印机（1）静电复印机的基本工作过程（2）静电复印机的应用技巧（3）静电复印机的日常维护第五章设备管理与安全使用规范第一节设备管理基本知识第二节机电设备的安全使用2.三、课程的基本要求本课程在注重学生基础理论知识理解的同时，要求更侧重对学生实践能力的培养，并具有一定分析问题和解决问题的能力。
《机电一体化技术基础(第2版)》电子教案 课题四
• 下面对常用伺服电动机作一个简单介绍。 • （１） 直流伺服电动机
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学习任务一 认识伺服系统
• 直流伺服电动机主要种类如下， 结构如图４－５ 所示。 • ①永磁直流伺服电动机。 • ②无槽电枢直流伺服电动机。 • ③空心杯电枢直流伺服电动机。 • ④印刷绕组直流伺服电动机。 • 直流伺服电动机主要由磁极、电枢、电刷及换向片组成， 如图４－
• 伺服系统（Ｆｅｅｄ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ） 是使物体的位置、 方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值） 的任意变 化的自动控制系统。
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学习任务一 认识伺服系统
• 伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控 等处理， 使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便 。
• ２.伺服系统的发展过程 • 伺服系统的发展紧密地与伺服电动机（Ｓｅｒｖｏ Ｍｏｔｏｒ） 的
不同发展阶段相联系， 伺服电动机至今已有５０ 多年的发展历史， 经历了３ 个主要发展阶段。 • 第一个发展阶段（２０ 世纪６０ 年代以前）， 此阶段是以步进电动 机驱动的液压伺服马达或以功率步进电动机直接驱动为中心的时代， 伺服系统的位置控制为开环系统。
的形式表现， 可概括为动态误差、稳态误差和静态误差３ 个方面。 • （２） 稳定性
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学习任务一 认识伺服系统
• 伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后， 系统能够 恢复到原来稳定状态的能力； 或者当给系统一个新的输入指令后， 系统达到新的稳定运行状态的能力。
机电设备概论课件
绪论学习目标1）了解机电设备的发展史及机电设备进一步的发展趋势。
2）掌握本课程的主要内容和主要的学习任务。
你知道吗？设备是指人们在生产和生活中所需的机械、装置和设施等物质资料的总称。
它可以长期使用，并能在使用中基本保持原有的实物形态。
机电设备则是指应用了机械、电子技术的设备。
我们通常所说的机械设备是机电设备中最重要的组成部分。
本章主要介绍机电设备发展的历史阶段和今后进一步发展的趋势，以及本课程主要的内容和主要的学习任务。
1.1机电设备的发展概述在工业、农业、交通运输业、科研、国防以及人们的日常生产和生活中都在广泛使用各种机电设备。
例如，工业生产中使用的发电机、纺织机、各种机床等。
图1-1为工业生产中常见的机电设备。
a) b) c)发电机纺织机a) b) c)常见机床图1-1 工业生产中常见机电设备农业生产中使用的拖拉机、联合收割机、悬耕机等,如图1-2所示。
拖拉机联合收割机悬耕机图1-2 农业生产中常见机电设备交通运输业中使用的汽车、火车、飞机等各种运输工具，如图1-3所示。
汽车火车飞机图1-3 交通运输中时常见机电设备人们在工作过程广泛使用的打印机、一体机等办公自动化设备，如图1-4所示。
打印机一体机图1-4 办公常见机电设备人们在日常生活中使用的空调、洗衣机等家用电器，如图1-5。
空调洗衣机图1-5 日常生活中常见机电设备在科学研究领域中使用的各种显微镜、光谱分析仪以及国防领域使用的火箭、坦克、军舰等都属于机电设备；以上这些机电设备的广泛使用对于提高企业的产品质量、提高劳动生产率，减轻人们的劳动强度，提高人们的生活质量，巩固国防维护国家安全等起到了举足轻重的作用。
社会的发展要求机电设备与之同步发展，而随着机电设备的不断发展，又促进了新技术、新产业的不断出现和不断发展，同时也进一步促进了社会的不断进步和不断向前发展。
1.1.1机电设备的发展阶段从机电设备发展进程来看，机电设备的发展和制造业的发展密不可分，大体上可以分为三个发展阶段。
机电一体化系统设计第二版课程设计
机电一体化系统设计第二版课程设计概述本课程设计旨在运用机电一体化的知识，完成一台具有完整机电一体化系统体系结构的机械及其控制系统。
通过本课程设计，希望学生们能够掌握机电一体化系统设计的方法和技能，以及掌握系统设计、机械设计和控制系统设计等方面的综合能力。
设计任务设计一台模拟生产线过程的机械并配备相应的控制系统，以完成自动化生产线上的生产任务。
设计的机械应能够具备多种功能特点，例如自动分拣、切割和堆垛等工作，同时具备跟踪控制，安全保护，维修与调试等多种功能。
设计原则1.设计应具备先进性和实用性，以最大限度地满足实际生产需求。
2.系统应保证运行的可靠性和稳定性，降低因意外故障导致的生产线停顿率。
3.应达到生产效率和质量的双重要求。
4.充分考虑机械、控制系统整体的设计与集成，确保实现机电一体化效果。
设计流程1.确定设计要求，明确机械和控制系统的功能需求及性能标准。
2.进行市场调研，确定可行的方案，考虑机械与控制系统的整体集成，保证机电一体化的效果。
3.进行机械结构设计，包括3D模型设计、零件图纸绘制与操作方案的设计等。
4.进行控制系统设计，涉及电气电子控制系统的设计、PLC控制器的编程、人机界面的设计等环节。
5.进行机械和控制系统的联调，调试并运行检测。
6.进行测试和试验，在实际生产环境下检验系统的性能和可靠性。
7.进行方案评估和效果分析，优化系统设计。
设计内容设计内容主要分为两个方面：机械部分和控制系统部分。
机械部分1.确定机械的结构设计方案。
2.设计机械的3D模型。
3.绘制机械零部件图纸。
4.设计机械操作方案。
控制系统部分1.设计电气电子控制系统方案，包括传感器、执行器、驱动器等控制元件的确定。
2.对PLC控制器进行编程。
3.设计和实现人机界面系统。
4.调试控制系统的各个部分，并进行系统集成测试。
设备说明机械设备清单序号设备名称规格型号数量1 传送带宽度1500mm，长度10000mm 12 自动分拣系统– 13 切割系统进口激光数控切割机 14 堆垛系统最大承载1000kg 1控制系统清单序号设备名称规格型号数量1 PLC控制器– 12 人机界面设备– 13 传感器–104 执行器–105 控制柜– 1序号设备名称规格型号数量6 电缆线–若干总结机电一体化系统设计是一个相当有挑战性的任务，需要综合运用机械、电气、电子、自动控制等多学科知识。
自动化生产线毕业设计(两篇)
引言概述：自动化生产线是现代工业生产中的重要组成部分，其应用既提高了生产效率，又降低了生产成本。
本文将对自动化生产线的设计与优化进行深入研究，旨在通过探索各个环节的改进和创新，提高生产线的效率和可靠性。
正文内容：1.自动化生产线的前期设计a.完善需求分析：需要准确地了解生产线所需的产量、品质和生产周期等指标，对于生产线的前期设计起到至关重要的作用。
b.确定工艺流程：根据产品的工艺特点以及生产线的要求，确定合理的工艺流程，包括工作站数量、工作流程和工序之间的关系等。
2.自动化生产线的机械系统设计a.选用适当的传动方式：根据生产线的性质和要求，选用适当的传动方式，如皮带传动、链传动或齿轮传动等，以满足生产线要求的力矩、速度和位置等参数。
b.设计合理的机械结构：通过对工作站的布局和组织方式进行优化设计，使得整个生产线的运作更加顺畅和高效。
3.自动化生产线的电气控制系统设计a.选择合适的传感器和执行器：根据不同工作站的需求，选择适合的传感器和执行器，用于实时监测和控制生产过程中的各种参数和操作。
b.设计稳定可靠的自动控制系统：利用现代控制技术，设计稳定可靠的自动控制系统，以实现生产线的高效、安全和可持续运行。
4.自动化生产线的信息化管理系统设计a.数据采集与分析：通过采集各个工作站的生产数据，建立生产线的大数据平台，对生产过程进行实时监控和数据分析，以便及时发现问题并进行优化。
b.优化调度与运行管理：基于大数据分析结果，优化生产线的调度算法，实现生产能力的最大化和资源的优化配置。
5.自动化生产线的改进与优化a.设备技术改进：通过引入先进的设备和技术，提高自动化生产线的生产能力和质量水平。
b.工艺流程优化：持续改进和优化工艺流程，减少生产线的停机时间和废品率。
总结：自动化生产线的设计与优化是一项综合性的工作，需要深入研究各个环节的改进和创新，以提高生产线的效率和可靠性。
通过完善前期设计、合理设计机械系统、电气控制系统和信息化管理系统，并不断改进和优化，可以使自动化生产线实现更高效、更稳定的运行，为企业的发展做出更大的贡献。
机电一体化技术第二版教学设计
机电一体化技术第二版教学设计课程背景机电一体化技术是一种集机械、电子、计算机、控制工程于一体的新兴技术。
随着科技的不断发展，各行各业对机电一体化技术的需求也越来越高。
因此，学习机电一体化技术已成为自动化、电气、机械等相关专业的必修课程。
本课程是机电一体化技术的教学设计，主要通过理论讲解和实践操作相结合的方式，帮助学生更好地掌握机电一体化技术的知识和应用。
教学目标知识目标1.了解机电一体化技术发展的背景和现状。
2.掌握机电一体化技术的基本理论和实践应用。
3.学习机电一体化技术的相关领域知识，如机器人技术、自动化控制等。
能力目标1.能够设计和调试机电一体化系统。
2.能够独立完成机电一体化项目。
教学内容第一章机电一体化技术概述1.1 机电一体化技术的定义和发展历程1.2 机电一体化技术的分类和应用领域1.3 机电一体化技术对现代工业的影响第二章机电一体化系统设计2.1 机电一体化系统组成2.2 机电一体化系统设计流程2.3 机电一体化系统常用元器件的选型和相关参数计算第三章机电一体化系统调试与维护3.1 机电一体化系统调试流程3.2 机电一体化系统故障诊断与维护3.3 机电一体化系统的安全性和可靠性控制第四章机电一体化技术应用案例4.1 工业机器人技术4.2 智能家居系统4.3 自动化生产线教学方法1.理论讲解：利用PPT等多媒体手段进行清晰、生动的讲解。
2.实践操作：对相关器材、元器件进行操作，从而更好地吸收知识。
3.课堂讨论：通过课堂问答和讨论，引导学生对知识进行归纳和总结。
教学评价1.课堂考勤与作业：对于学生的课堂出勤和作业完成情况进行评价。
2.课程考试：对于学生对课程知识的掌握情况进行考核。
考核方式1.平时成绩占比30%（包括出勤、作业、课堂表现等）。
2.期末考试占比70%。
教材参考1.《机电一体化技术》（第二版），高清出版社；2.《机电一体化技术原理及应用》（第三版），清华大学出版社。
机电设备概论教案
赣榆中等专业学校教师课例设计本（2014—2015学年第1学期）课程名称机电设备概论课程类别专业选修课专业机电数控授课班级13机电数控授课教师部别汽车机电系任课表作息时间表上午下午第1节：8:00-8:45第5节：14:00-14:45第2节：8:55-9:40第6节：14:55-15:40第3节：10:10-10:55第7节：16:25-17:10第4节：11:05-11:50理论教学授课进度安排表二、电动机的分类电动机是根据电磁感应原理和电磁力原理工作的，它将输入的电能转换为机械能并输出，驱动机械部分运转。
使用、维护、维修机电设备都必须了解电动机的类型和性能。
电动机的品种很多，可按不同的方法分类：按电动机输入电流类型：可分为直流电动机和交流电动机。
交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机。
交流电动机直流电动机2、按电动机相数：可分为单相电动机和多相（常用三相）电动机。
接在单相电源上的电动机称为单相电动机，接在三相电源上的电动机称为三相电动机单相电动机多相电动机1、按电动机的容量或尺寸大小：可分为大、中、小、微型电动机。
小结：【复习旧课】机电设备中最常见的动力源是电动机。
电动机广泛用于各种机械加工设备、农业机械、家用电器等各种机电设备中。
【新课讲授】一、电动机的性能及适用范围1、直流电动机直流电动机适合于调速范围宽且需要精确调速的场合，以及对运行有特殊要求的自动控制系统。
但因直流电动机有机械换向器，需要经常维护，在不允许中断工作或维修环境恶劣的地方不宜使用。
又由于电刷和换向器之间会产生火花，在易燃易爆或高粉尘、高腐蚀的环境中，直流电动机的使用受到限制。
2、同步电动机同步电动机（如图所示）是一种交流电动机，其转速与旋转场的转速同步，即转子转速n与电网频率f之间有恒定的比例关系（n=60f/p,p为电动机的极对数）。
同步电动机3、异步电动机异步电动机也是一种交流电动机，其转子转速与旋转磁场的转速不同步，存在着转差，即这种电动机负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系。
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机电设备概论教学设计
图2-4-1自动化生产线
一、自动化生产线概念
自动化生产线是在流水线和自动化专机的基础上逐渐发展形成的自动工作的机电一体化的装置系统。
通过自动化输送及其他辅助装置，按照特定的生产流程，将各种自动化专机连接成一体，并通过气动、液压、电机、传感器和电气控制系统使各部分的动作联系起来，使整个系统按照规定的程序自动的工作，连续、稳定的生产出符合技术要求的特定产品。
如图2-4-1所示。
二、自动化生产所需要的前提条件
（1）很高的产品需求量。
要求有很高的生产量；
（2）稳定的产品设计。
自动化生产线很难应对设计的频繁变更；
（3）较长的产品寿命。
在大多数情况下产品寿命至少是几年；
（4）多种加工工艺。
产品制造过程中需要使用多种加工工艺。
三、自动化生产线的特点
（1）产品或零件在各工位的工艺操作和辅助工作以及工位间的输送等均能自动进行，具有较高的自动化程度；
（2）具有固定节拍的自动线，生产节奏性更为严格，产品或零件在各加工位置的停留时间相等或成倍数, 而且产品对象通常是固定不变的，或在较小范围内变化，改变品种时要花费许多时间进行设备的人工调整;
（3）随着控制技术的不断发展,自动化生产线的柔性越来越大,可适应多品种、中大批量生产的需求;
（4）全线具有统一的控制系统，普遍采用机电一体化技术;
（5）自动化生产线初始投资较多。
四、自动化生产线的基本组成
自动化生产线由基本工艺设备及各种辅助装置、控制系统和工件的传输系统组成，如图
2-4-2所示。
图2-4-2自动化生产线的基本组成
五、自动化生产线的类型
（1）按所用加工装备类型分类
1）通用机床自动线；
2）专用机床自动线；
3）组合机床自动线；
4）柔性制造自动线。
（2）按自动线生产节拍特性分类
1）固定节拍自动线；
2）非固定节拍自动线；
六、自动化生产线的总体布局形式
（1）直接传送方式的自动化生产线
1）直线通过式自动化生产线；
图2-4-3 直线通过式自动化生产线2）折线通过式自动化生产线；
图2-4-4 折线通过式自动化生产线
3）非通过式自动化生产线；
图2-4-5 非通过式自动化生产线
（2）带随行夹具方式的自动化生产线
图2-4-6带随行夹具方式自动化生产线
（3）悬挂传送方式的自动化生产线
图2-4-7悬挂传送方式的自动化生产线
【想一想】
什么是自动化生产线？你所见过的自动化生产线按照生产节拍来分属于哪种类型？
机电设备概论教学设计
项目名称典型产业类机电设备任务名称自动化生产线课题自动化生产线的设备选型学时2学时
教学目标1.掌握设备选型的基本原则
2.熟悉设备选型应考虑的主要问题
重难点重点：设备选型的基本原则
难点：设备选型应考虑的主要问题
主要
教学内容
图汽车自动化生产线
一、设备选型的基本原则
所谓设备选型既是从多种可以满足相同需要的不同型号、规格的设备中，经过技术经济的分析、评价和比较，选择最佳方案以作出购买决策。
合理选择设备，可使有限的资金发挥最大的经济效益。
设备选型应遵循的原则如下：
1）生产上适用——所选购的设备应与本企业扩大生产规模或开发新产品等需求相适应。
2）技术上先进——在满足生产需要的前提下，要求其性能指标保持先进水平，以利提高产品质量和延长其技术寿命。
3）经济上合理——即要求设备价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且回收期较短。
机电设备概论教学设计
图2-4-8典型的模块化自动化生产线组成结构图
一、典型自动化生产线的结构、功能
典型模块化自动化生产线由供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元、分拣输送单元、提取安装单元、操作手单元、立体存储单元构成。
1.供料单元组成部分及功能
组成部分：送料模块、转运模块、报警装置、电气控制板、操作面板、I/O 转接端口模块、CP阀岛、过滤减压阀等。
基本功能：实现工件从送料模块的井式料仓中自动推出，借助转运模块的摆动气缸与真空吸盘的配合使用将送料模块推出的工件自动转送到下一个工作单元。